transmisores calibracion

1. www.senati.edu.pe

2. www.senati.edu.pe
Transmisores Industriales
Definición
Los transmisores son instrumentos que captan la variable de proceso y la
transmiten a distancia a un instrumento receptor, indicador, registrador,
controlador o combinación de estos.
Un transmisor; como ya sabemos las señales estándar pueden ser
neumáticas cuyos valores están entre 3 y 15 Psi,
las electrónicas que son de 4 a 20 mA o de 0 a 5 voltios DC,
las digitales que entregan 0 o 5 voltios para 0 o1 respectivamente.

3. www.senati.edu.pe
Clasificación de los transmisores por la variable de
proceso
Un transmisor es un equipo que recibe una señal estándar
y emite una señal normalizada, esta señal puede ser
eléctrica, neumática, hidráulica, mecánica y ultrasónica.
El transmisor industrial es un dispositivo que detecta o
capta la variable (señal) de un proceso a través de un
elemento primario de medición (sensor) y tiene una salida
la cuál varía su valor solamente como una función
predeterminada del proceso.

4. www.senati.edu.pe
Temperatura
La temperatura se mide con termómetros, los cuales pueden ser calibrados de
acuerdo a una multitud de escalas que dan lugar a unidades de medición de
la temperatura.
Tipos de instrumentos para medir temperaturas
Termómetro de bulbo (líquido, gas y vapor).
Termómetros bimetálicos. Termopares.
Termómetros de resistencia. Term¡stores.
Pirómetros de radiación.

5. www.senati.edu.pe
Calibración de instrumentos de temperatura
Para la calibración de instrumentos de temperatura se emplean baños de
temperatura (calibradores de bloque metálico, de baño de arena y de baño de
líquido), hornos, comprobadores potenciométricos y de puente de Wheatstone y
comprobadores universales.

6. www.senati.edu.pe
El calibrador de bloque metálico (figura 10.9a)
consiste en un bloque metálico, calentado por
resistencias, con un controlador de
temperatura de exactitud (± 2 °C) adecuado
para aplicaciones de alta temperatura (-25 °C a
1200 °C). El control se realiza con aire
comprimido, lo que permite reducir la
temperatura desde 1200 °C a la ambiente en
unos 10-15 minutos. En el calibrador hay
orificios de inserción para introducir un
termopar patrón y la sonda de temperatura a
comprobar.

7. www.senati.edu.pe
El calibrador de baño de arena (figura 10.9b) consiste en un depósito de arena muy
fina que contiene tubos de inserción para la sonda de resistencia o el termopar patrón
y para las sondas de temperatura a comprobar. La arena caliente es mantenida en
suspensión por medio de una corriente de aire, asegurando así la distribución
uniforme de temperaturas a lo largo de los tubos de inserción. El calibrador de baño
de líquido (figura 10.9c) consiste en un tanque de acero inoxidable lleno de líquido
con un agitador incorporado, un termómetro patrón sumergido y un controlador de
temperatura que actúa sobre un conjunto de resistencias calefactoras. Se utilizan
varios tipos de fluidos dependiendo de la temperatura de trabajo, tricloroetileno (-80
°C a temperatura ambiente), etilenglicol y agua (-20 °C a temperatura ambiente),
aceite fluido y aceite de silicona (ambiente a 260 °C) y sales (220 °C a 700 °C).

8. www.senati.edu.pe

9. www.senati.edu.pe
Calibración de termómetros de resistencia
e instrumentos de puente de Wheatstone
La resistencia desconocida X equivale a:
en la que R1 es una resistencia que se
hace variar en múltiplos de 10 (9×1,
9×10, 9×100, 9×1000), y la relación
R2/R3 varía desde 0,001, 0,01, 0,1, 1,
10, 100, 1000.

10. www.senati.edu.pe
Para comprobar un instrumento de temperatura de puente de Wheatstone se emplean
cajas de resistencias patrones (caja con décadas) que simulan los valores que, la sonda
de resistencia en campo, irá tomando de acuerdo con las temperaturas del proceso. La
exactitud correspondiente a las cajas patrones es elevada, del orden del 0,01% al 0,2%
del campo de medida.

11. www.senati.edu.pe
Calibración de termopares e instrumentos
galvanométricos o potenciométricos
Estos se emplean para comprobar las
características f.e.m.-temperatura de
los termopares, para medir la
temperatura con un termopar y para
calibrar los instrumentos
galvanométricos y potenciométricos.
El aparato puede medir y generar
f.e.m. en c.c. En los modelos simples
es necesario compensar la
temperatura de la unión fría.

12. www.senati.edu.pe
a) Comprobación del estado de un termopar
Se sitúa el termopar en un baño de temperaturas o en un horno, según sea la
temperatura a comprobar, y se coloca un termómetro de vidrio en la caja del
potenciómetro de comprobación y se procede del modo siguiente
1. Se determina la temperatura ambiente ta del potenciómetro, por lectura del
termómetro de vidrio.
2. Se lee la f.e.m. generada por el termopar en el potenciómetro.
3. En las tablas de f.e.m. referidas a 0 °C se determinan los milivoltios correspondientes
a la temperatura de la unión fría.
4. La suma algebraica de los dos valores anteriores de f.e.m. se pasa al valor
correspondiente de temperatura mediante la tabla de f.e.m. correspondiente al
termopar. Los valores se suman, ya que dentro del potenciómetro se encuentra la junta
fría y la f.e.m. leída es menor en un valor Va (correspondiente a ta ) a la V que se
obtendría si la unión fría estuviera a 0 °C.

13. www.senati.edu.pe
5. La temperatura obtenida debe corresponder, dentro de los límites de exactitud del
termopar, a la temperatura del baño o del horno. En caso de no ser así, el termopar es
defectuoso y debe ser sustituido por otro nuevo.
b) Calibración de un instrumento de temperatura galvanométrico o potenciométrico
Se coloca un termómetro de vidrio en la caja del instrumento y se procede del modo
siguiente:
1. Se determina la temperatura de la unión fría del instrumento por lectura del
termómetro de vidrio.
2. En las tablas de f.e.m. referidas a 0 °C se determinan los milivoltios correspondientes
a la temperatura a verificar del instrumento.
3. La diferencia algebraica de los valores anteriores se sitúa en el comprobador,
debiendo leer el instrumento la temperatura a verificar. Los valores se restan, ya que
el instrumento tiene compensación de temperatura ambiente y, si ésta aumenta, la
f.e.m. útil disminuye en el valor correspondiente a la f.e.m generada por el termopar
a esta temperatura, situándose siempre el índice del instrumento en el valor de la
temperatura de la unión caliente.

14. www.senati.edu.pe
Pirómetros de radiación
Los pirómetros de radiación pueden calibrarse captando la radiación de un
cuerpo negro de temperatura conocida. El cuerpo puede situarse dentro de un
horno de temperatura y enfocar el pirómetro hacia el cuerpo a través de un
agujero practicado previamente en el horno. El cuerpo estará en condiciones de
cuerpo negro ya que absorberá todas las radiaciones y no emitirá ninguna y, por
lo tanto, su coeficiente de emisión será la unidad.

15. www.senati.edu.pe
Transmisores de temperatura inteligentes
Los transmisores de temperatura inteligentes son compatibles con una amplia
variedad de sensores: sondas de resistencia Pt100, Pt200, Pt500, de dos, tres y
cuatro hilos, sondas de resistencia de níquel de dos, tres y cuatro hilos, termopares
tipo B, E, J, K, R, S, T, impedancia externa de 0 a 2000 ohmios, f.e.m. de -10 a 100
milivoltios y escalas en unidades de ingeniería, ohmios, milivoltios, grados
Fahrenheit, °C, grados Kelvin o Rankine. El instrumento contiene un
microprocesador, una memoria no volátil, un convertidor analógico-digital y un
formato de comunicaciones con el sistema de control.

16. www.senati.edu.pe
Calibradores universales de temperatura
Los calibradores universales de temperatura (figura 10.12) reúnen en un solo
aparato las características de los comprobadores potenciométricos y de puente
de Wheatstone descritos, midiendo y generando señales de termopar,
termoresistencia, ohm, mV, V y mA. Son muy exactos (± 0,02%) y pueden estar
dotados de capacidad de comunicación RS232 con un ordenador. Un programa
de calibración guía directamente al operador, proporcionándole las instrucciones
de calibración necesarias. Los resultados documentados cumplen los requisitos
de la norma de calidad ISO 9000.

17. www.senati.edu.pe

18. www.senati.edu.pe
Nivel La calibración de los instrumentos de nivel basados en la presión
hidrostática se realiza de forma análoga a los instrumentos de presión,
transformando la altura de líquido al valor correspondiente de la
presión a simular.
Los medidores de nivel de presión diferencial se calibran de forma similar a los
utilizados en la medida de caudal por presión diferencial. Es preciso tener en
cuenta las condiciones particulares del transmisor, es decir, si se instalará en un
tanque abierto o cerrado y si dispone de resorte de supresión o de elevación
para corregir la condensación en el lado de baja presión del instrumento, o
compensar su instalación en un punto de cota muy inferior a la base del
tanque. En la figura 10.8 puede verse un esquema de calibración de los
instrumentos basados en la presión hidrostática.

19. www.senati.edu.pe
De forma análoga, se calibran los instrumentos
de nivel de desplazamiento y los basados en
las características eléctricas del líquido. Los
medidores de nivel de radiación requieren un
extremo cuidado en su manejo y es preciso
seguir fielmente las instrucciones descritas en
el manual del fabricante, y las normas y
recomendaciones vigentes por los peligros que
entraña la no observancia de los mismos.

20. www.senati.edu.pe
PresiónPara calibrar los instrumentos de presión pueden utilizarse varios
dispositivos que emplean, generalmente, manómetros patrón. Estos son
manómetros de alta exactitud del orden del ± 0,2% de toda la escala.
Poseen las siguientes características:
• Dial con una superficie especular, efectuándose la lectura por
coincidencia del índice y de su imagen.
• Finura del índice y de las graduaciones de la escala.
• Compensación de temperatura con un bimetal. • Tubo Bourdon
de varias espiras.
• Se consigue todavía mayor exactitud (0,1%) situando marcas
móviles para cada incremento de lectura del instrumento.
También pueden utilizarse, como aparatos patrón de presión, los transmisores digitales
inteligentes por la exactitud elevada que poseen, del orden del ± 0,2%

21. www.senati.edu.pe

22. www.senati.edu.pe
La calibración periódica de los manómetros patrón se consigue mediante el
comprobador de manómetros de pesas llamado también de peso muerto (figura 10.6a).
Consiste en una bomba de aceite o de fluido hidráulico con dos conexiones de salida,
una conectada al manómetro patrón y la otra a un cuerpo de cilindro dentro del cual
desliza un pistón de sección calibrada que incorpora un juego de pesas. Con la mano se
hace girar este pistón. La exactitud general de la medida es de ± 0,1%.
El comprobador de manómetros digital (figura 10.6b) consiste en un tubo Bourdon con
un espejo soldado que refleja una fuente luminosa sobre un par de fotodiodos
equilibrados. Se genera una señal de corriente que crea un par igual y opuesto al de la
presión que actúa sobre el tubo Bourdon. La exactitud del comprobador de
manómetros digital alcanza el ± 0,003% de toda la escala, con una estabilidad del ±
0,005% de la lectura. Complementando el instrumento anterior con potenciómetros de
ajuste y una servoválvula, se obtiene un comprobador de presión de exactitud (figura
10.6c).

23. www.senati.edu.pe

24. www.senati.edu.pe
Los calibradores de presión portátiles (figura 10.7) son un buen sustituto del banco de
pruebas de instrumentos descrito para presiones hasta 20 bar. Mediante una bomba
manual pueden generar vacíos de hasta -800 mbar y presiones de hasta 20 bar. Los
resultados de la calibración pueden almacenarse en la memoria del instrumento y
analizarse más adelante o transferirse a un ordenador vía la interfase RS232. El sistema de
calibración integrado permite el uso de la norma de calidad ISO9000. El calibrador alcanza
una exactitud del ± 0,05% de la lectura de presión efectuada.

25. www.senati.edu.pe

26. www.senati.edu.pe

27. www.senati.edu.pe
CaudalLos instrumentos de presión diferencial de medida de caudal utilizan una
columna de agua o de mercurio (o un patrón digital) y un compresor o la
fuente de aire de la planta. Por ejemplo, en un transmisor de presión
diferencial de campo de medida de 2.500 mm c.d.a. (columna de agua) se
conectará la toma de alta presión a un tubo con agua hasta una altura de
2,5 m y la toma de baja presión a la atmósfera, para simular el 100% de la
variable (o bien a manómetros patrón); para valores intermedios de
calibración será necesario convertir las lecturas de caudal, leídas en el
instrumento, en los valores de la presión diferencial introducidos en la toma
de alta del aparato.

28. www.senati.edu.pe

29. www.senati.edu.pe
El medidor de remolino y el vórtex se han calibrado en fábrica y no necesitan
ajustes especiales. Sin embargo, si se cambia el sensor o bien si cambian las
condiciones de servicio, es necesario reajustarlo, siguiendo las instrucciones de
operación.
Los medidores volumétricos (desplazamiento positivo) pueden verificarse en el
lugar en que están instalados si se dispone de medios para intercalar en serie otro
medidor patrón que permitirá comprobar las medidas.
Los medidores directos de caudal masa se calibran en la propia instalación con el
mismo fluido de trabajo, asegurando un caudal masa constante y midiendo, en un
sistema receptor, la masa del fluido corregida y el tiempo que ha transcurrido en la
experiencia con un cronómetro de exactitud.
Pueden verificarse en el lugar en que están instalados si se dispone de medios para
intercalar en serie otro medidor patrón que permitirá comprobar las medidas.

30. www.senati.edu.pe
pH El pH es una medida de la acidez o alcalinidad del agua con compuestos
químicos disueltos. Su expresión viene dada por el logaritmo de la inversa
de la concentración del ion H, expresada en moles por litro:
Señalemos que el agua pura neutra tiene una concentración de ion hidrógeno
de 10-7 moles por litro. Luego, el pH será:

31. www.senati.edu.pe
Una disolución ácida tiene mayor concentración de ion hidrógeno que el agua pura
y, por lo tanto, su pH será menor de 7. Una disolución básica le ocurre a la inversa y
su pH será mayor de 7. Las medidas prácticas del pH se encuentran entre los valores
0 a 14. En la tabla 7.9 Figuran las concentraciones de varios tipos de soluciones con
su pH correspondiente. En la medida de pH pueden utilizarse varios métodos, de
entre los cuales los más exactos y versátiles de aplicación industrial son: el sistema
de electrodo de vidrio y el de transistor (ISFET = Ion Sensitive Field Effect Transistor).

32. www.senati.edu.pe

33. www.senati.edu.pe
En la figura 7.49 puede verse la disposición interna de los electrodos y los
potenciales que miden. Los potenciales existentes son los siguientes:
E1 : Potencial entre el electrodo metálico interior y la solución tampón que puede
considerarse constante para una temperatura dada. Las temperaturas extremadamente
altas pueden dar lugar a la disolución del revestimiento de cloruro de plata del electrodo.
E2 : Caída de potencial entre el electrodo interior y la cara interna de la membrana de
cristal que puede considerarse despreciable.
E3 : Potencial entre solución tampón y superficie de la membrana de cristal que es
constante gracias a la estabilidad de la solución tampón y de la membrana de cristal.
E4 : Caída de potencial a través de la membrana que se mantiene constante en cortos
períodos mientras la membrana de cristal no sufra alteraciones de origen químico o
mecánico. Si este potencial deriva, se calibra con una solución tampón de pH conocido.
E5 : Potencial entre superficie exterior de la membrana de cristal y la solución ensayada
que varía con la concentración de iones hidrógeno (pH) de la solución ensayada.

34. www.senati.edu.pe
E6 : Caída de potencial a través de la solución ensayada que se considera
despreciable, salvo si se trata de agua poco conductora o de soluciones no acuosas.
E7 : Representa el potencial de la unión líquida entre la solución ensayada y la de
referencia. Su valor es despreciable, aunque un atascamiento o un exceso de presión
externa contra la unión puede influir en la medición.
E8 : La caída de potencial dentro del electrodo de referencia es despreciable.
E9 : Potencial de contacto entre el electrodo de referencia y la solución de CIK que
puede considerarse constante si dicha solución no está contaminada.

35. www.senati.edu.pe

36. www.senati.edu.pe

37. www.senati.edu.pe
En la figura 7.50 puede
verse esta influencia.
Como en el instrumento
final de indicación,
registro o control la
medida se realiza en
unidades de pH en lugar
de mV, es necesario
compensar la influencia
de las variaciones de
temperatura de la
solución de ensayo.